钢板断裂分析

摘要：文章针对斯太尔991车发生的进口板簧断裂事故，在分析失效件的基础上，采取有关材料失效分析技术，得出该板簧的早期失效原因，为有效控制产品质量提供了依据。

1 概述

重汽公司技术中心质检所在总后试车场进行斯太尔991车3万km 道路试验中，汽车在行驶至17491km时，车上装用的进口板簧左前板簧第一片断裂，行驶至19696km时后板簧第一片、第二片断裂。为查明失效原因，特对断裂件进行了分析。

2 断口宏观观察

前簧断在离骑马螺栓中心孔350mm处，在板簧受拉面有两个裂纹源，裂纹源产生在直径约3mm的小坑内；断口具有典型早期疲劳失效特征:具有贝壳纹特征的疲劳裂纹扩展区占整个断面的10%左右，瞬断区占90%左右，如图1所示。

后簧第二片断在包耳开卷处，断口为早期疲劳失效特征，断口附近有多处疲劳裂纹源(如图2所示)，且在断口附近有多条与断口同向深度在0.2mm左右的裂纹。

图1 前簧宏观断口(箭头指裂纹源)

图2 后簧第二片宏观断口(箭头指裂纹源)

3 化学成分

化学成分检测结果见表1，符合DIN17222中58CrV4的成分要求。

4 硬度检查

前后簧布氏硬度测量结果为：前簧HB417，后簧HB411。

5 金相检查

(1)前簧

在断裂处附近取样，基体为回火屈氏体组织，表面脱碳层深度为0.21mm。显微硬度检查脱碳层如表2。

在裂纹源小坑处取样，表层为白亮层，白亮层厚度约为0.2mm；对试样进一步腐蚀，经观察得知白亮层为马氏体组织，如图3所示；白亮层显微硬度HV0.2=743，心部基体显微硬度HV0.2=396。

图3 白亮层组织400×

(2)后簧

在裂纹附近取样，心部为回火屈氏体组织，表面脱碳层为0.28mm。显微硬度检验脱碳层，结果见表3。